一、教學(xué)主題背景分析

(一)教學(xué)內(nèi)容分析

(1)教材內(nèi)容分析

《冷熱不均引起大氣運動》這一課主要內(nèi)容要點是:①太陽輻射能是地球大氣最重要的能量來源;②太陽輻射穿過大氣層的過程;③到達地面的太陽輻射能被地面吸收而使地面增溫，同時又以長波輻射的形式把熱量傳遞給大氣;④地面是近地面大氣主要的直接熱源。

(2)教學(xué)的重點與難點

“熱力環(huán)流”是本課的教學(xué)重點，這是新課標(biāo)要求“運用圖表說明大氣受熱過程”的延伸，也是學(xué)習(xí)“繪制全球氣壓帶、風(fēng)帶分布示意圖，說出氣壓帶、風(fēng)帶的分布、移動規(guī)律及其對氣候的影響”、“運用簡易天氣圖，簡要分析鋒面、低壓、高壓等天氣系統(tǒng)的特點”等知識的基礎(chǔ)。

本課程的有兩大教學(xué)難點是如何讓學(xué)生學(xué)會區(qū)分同一水平面上氣壓高低與垂直方向上氣壓高低，另外如何使學(xué)生學(xué)會掌握立體的“熱力環(huán)流”示意圖轉(zhuǎn)換成平面等壓線圖，這也是本課教學(xué)的難點。

(3)教學(xué)目標(biāo)

①通過“熱力環(huán)流”實驗的教學(xué)，使學(xué)生可以依據(jù)地表冷熱情況，來繪制大氣垂直運用方向，使學(xué)生學(xué)會判斷垂直、水平方向上的氣壓特點，繪出大氣的水平方向，完成“熱力環(huán)流”示意圖。

②引導(dǎo)學(xué)生理解海陸風(fēng)、山谷風(fēng)、城市風(fēng)的概念，學(xué)會判斷白天和晚上各種風(fēng)向的流向。

(4)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)分析

高一學(xué)生已學(xué)習(xí)過對流、熱傳遞等物理知識，觀察過熱空氣上升、冷空氣下沉的現(xiàn)象以及大氣氣壓的流動規(guī)律，這為本課程的教學(xué)打下了一定的基礎(chǔ)。

二、課程情景描述

(一)課前準(zhǔn)備

①在上課前我先讓學(xué)生把教室所有門窗關(guān)閉，一直持續(xù)約15分鐘左右。

②實驗設(shè)備準(zhǔn)備:平底燒杯、支架、酒精燈。

③多媒體課件及放映設(shè)備

(二)課程情景描述

“同學(xué)們，大家知道地球周圍的大氣猶如一個不停運動的機器，由于各地區(qū)大氣運動的形式和范圍有差異，逐步形成了地球上不同地區(qū)的天氣與氣候?！?/p>

“那么同學(xué)們有沒有思考過大氣為什么會運動呢?它又是以怎樣的形式運動呢?在正式上課之前，先給大家10分鐘的時間，請大家先自己閱讀一下教材中大氣受熱過程的內(nèi)容，同時在閱讀時請思考一下我黑板上所列的問題，①地球大氣最重要的能量來源是什么?②近地面大氣主要、直接的熱源是什么?③物體的溫度與輻射中最強部分的波長的關(guān)系?④太陽輻射和地面輻射分別為何種類型?⑤什么是大氣逆輻射?下面，大家開始閱讀吧。”

讓同學(xué)們帶著問題進行閱讀之后，我把剛才的問題給學(xué)生進行了歸納講解:大家從教材的閱讀中可以看到，地球大氣最重要的能量來源就是太陽輻射能，而投射到地球上的太陽輻射能，必須通過厚厚的大氣層，才能到達地表，太陽輻射能在傳播過程中，有一些被大氣所吸收或反射，大部分太陽輻射能到達地面，被地面反射并吸收。地面在吸收了太陽輻射能后，又以長波輻射的形式把熱量傳遞給大氣。這種輻射熱交換是大氣受熱增溫的最主要形式。從大氣的受熱過程來看，地球大氣對太陽短波輻射吸收得較少，大部分太陽輻射能夠透過大氣射到地面;而大氣對地面長波輻射吸收得卻比較多，地面輻射放出的絕大部分熱量能夠被大氣截留下來。物體的溫度越高，輻射中最強部分的波長越短，反之則越長。由于地球表面的溫度比太陽低得多，所以地面輻射的波長比太陽輻射長得多。相對于太陽短波輻射來說，地面輻射為長波輻射。大氣在升溫的時候，也逐步向外輻射熱量。大氣輻射的方向有向上的，也有向下的。大氣輻射中向下的部分，因為與地面輻射方向相反，稱為大氣逆輻射。

接下來，為了更好地導(dǎo)入新知識點，我問:“同學(xué)們，大家知道一般房間里暖氣片安裝在什么位置嗎?這樣安放的目的是什么?”一生答:“暖氣片一般放在房間的下部，這樣可以使暖氣在房間內(nèi)得到更好地擴散?！蔽伊⒖陶f:“你的回答很好，不過為什么安放在下部就可以使暖氣在房間內(nèi)得到很好的擴散呢?”學(xué)生立刻被問住了，露出了一副思考的表情。我笑了笑繼續(xù)說，“同學(xué)們，下面我們先來看一個實驗，也許大家可以從中找到原因。”

這時我拿出了事先準(zhǔn)備好的實驗設(shè)備，“大家看，這是一個地面均勻的燒杯，我在里面倒入冷水，然后開始加熱，大家來觀察一下，在水燒開的過程中，哪一部位的水先燒開?”隨著水溫的升高，同學(xué)們觀察到燒杯中開始產(chǎn)生氣泡，而且氣泡是上面小下面大，底部的水開始變熱上升，上部的冷水開始下降，形成了循環(huán)運動。因此，同學(xué)們很自然的答出了下面的水先開。這時我又問“這是為什么?”一些學(xué)生根據(jù)已學(xué)到的物流知識想到了由于受熱不均勻造成水流的這種上下運動，也就是水的對流運動，很容易地回答了這個問題。這時，我又啟發(fā)學(xué)生，如果把空氣換成水會怎么樣呢，“想象我們所處的教室就是這樣一個大燒杯，那空氣又會怎樣運動呢?我們再來看一個實驗。”

我把關(guān)閉的教室門打開，把酒精燈點燃，先把酒精燈放在門框的上部，然后再把酒精燈放在門框的下部，學(xué)生觀察到酒精燈放在門框上部時，酒精燈的火苗向教室內(nèi)傾斜，而酒精燈放在門框下部時，酒精燈的火苗向教室外傾斜。然后我在黑板上畫出門框上部、下部不同位置的酒精燈的火焰傾斜方向，畫出了在垂直方向上氣流的運動軌跡。

接著我向同學(xué)們導(dǎo)入了本課的第二個新知識點——“熱力環(huán)流”?！按蠹叶贾揽諝庥鰺崤蛎浬仙?，遇冷收縮下沉，那么在剛才密閉的教室內(nèi)部，熱空氣在教室上部，冷空氣在教室下部，由于地面冷熱不均而形成的空氣環(huán)流。大氣中熱量和水汽的輸送，以及各種天氣的變化都是通過大氣運動來實現(xiàn)的，大氣運動的能量來源于太陽輻射，由于唯獨獲得的太陽輻射能多少不均勻，造成高低緯度間溫度的差異，這是引起大氣運動的根本原因。大氣的運動有垂直運動和水平運動之分，大氣的垂直運動表現(xiàn)為氣流的上升或氣流的下沉，大氣的水平運動就是我們?nèi)粘Ｉ钪械娘L(fēng)。今天，我們來學(xué)習(xí)大氣運動最簡單的形式熱力環(huán)流。為了給大家更直觀生動的認(rèn)識，接下來我給大家看一段多媒體動畫?！?/p>

學(xué)生在觀察動畫的過程中，我向同學(xué)們解釋，“我們首先來看第一幅動畫，這里B點靠近地面，由于B點受熱較多，那么B點的氣流受熱膨脹上升，近地面處的大氣密度減小形成低氣壓，而B點的高空由于氣流聚集而形成高氣壓。”

“接下來我們來看第二幅動畫，這里A、C兩地受熱少，大氣冷卻下沉，而A、C兩地的近地面氣流聚集密度增大而形成高氣壓，而高空則形成低氣壓。”“大家思考一下，那么在水平方向上氣壓會如何運動呢?也就是A、B、C三點的高低空氣體的流動情況是怎樣的呢?”

這時一名學(xué)生回答道:“因為大氣總是從高氣壓吹向低氣壓，因此在地面A、C兩點的氣壓向B點流動，而B點高空氣壓向A、C兩點流動。”“你的回答非常棒，根據(jù)同學(xué)的回答，大家來看第三幅動畫，這就是大氣運動的最簡單形式——熱力環(huán)流?！?/p>

接下來，我給同學(xué)們介紹了等壓面的概念，并提出了一個問題讓同學(xué)們思考:“如果A、B、C三地的等壓面平行于地面，這說明什么呢?”，同學(xué)們立刻答道:“這說明A、B、C三地受熱均勻?！薄皩?，換句話說，如果A、B、C三地受熱均勻，也就是說，距離地面高度相同的地方氣壓值相等，但是在實際生活中，往往各地方的受熱是不均勻的，在同一海拔高度上，某一點的氣壓值可能比另一點高，大家來想象一下，那么等壓面會產(chǎn)生怎么的變化，有什么規(guī)律呢?”同學(xué)們開始開動腦筋，有些同學(xué)提出等壓面會呈現(xiàn)波浪起伏狀，但卻不說不清具體的規(guī)律。“好，大家接下來看這段動畫?！薄巴瑢W(xué)們，從動畫中我們可以看到，在同一海拔高度上，如果一點的氣壓值比同一高度另一點高，等壓線就會向海拔高的地方凸，反之，則向海拔低的地方凸，這成為高高低低規(guī)律?！?/p>

“下面，我們來看白天和晚上海洋和陸地間的情況，在白天由于陸地和海洋的熱容量有差異，在得到相同熱量的情況下，陸地升溫快，在近地面形成低氣壓，在高空形成高氣壓，而海洋由于升溫慢，近地面形成高氣壓，高空形成低氣壓，因而在近地面風(fēng)由海洋吹向陸地，被稱為海風(fēng)，大家請看動畫。”

“而到了晚上，由于陸地和海洋的熱容量差異，在散失相同熱量的情況下，陸地降溫快，在近地面形成高氣壓，在高空形成低氣壓，而海洋由于降溫慢，近地面形成低氣壓，高空形成高氣壓，因而在近地面風(fēng)由陸地吹向海洋，被稱為陸風(fēng)，請同學(xué)們根據(jù)我說的，來畫一下晚上陸地與海洋間的風(fēng)向?！蓖瑢W(xué)們很快畫出了晚上陸地和海洋之間的風(fēng)向示意圖。

“好，在學(xué)習(xí)了海陸風(fēng)之后，我們接下來學(xué)習(xí)山谷風(fēng)。大家來看動畫，白天山谷空氣密度大，對太陽輻射的削弱作用小，山谷升溫慢，氣流下沉，在山谷中形成了高氣壓，而山頂空氣稀薄對太陽輻射的削弱作用小，升溫快，山頂形成低氣壓，那么風(fēng)就由山谷吹向山頂?！?/p>

“到了晚上，山谷內(nèi)由于空氣密度大，大氣逆輻射強，氣溫高，氣流上升，在山谷內(nèi)形成低氣壓，而山頂空氣稀薄，大氣逆輻射弱，氣溫低，氣流下沉，那么山谷和山頂之間的風(fēng)向示意圖是怎樣的呢?大家再來畫一下。”同學(xué)們掌握了規(guī)律之后，大部分同學(xué)都成功地畫出了晚上的山谷與山頂?shù)娘L(fēng)向示意圖。

“學(xué)習(xí)了海陸風(fēng)、山谷風(fēng)之后，我們再來學(xué)習(xí)城市與郊區(qū)之間的風(fēng)向示意圖，在學(xué)習(xí)之前，大家回憶一下，是在郊區(qū)涼爽，還是城市里涼爽呢?”大部分同學(xué)都回答郊區(qū)涼爽，“對，郊區(qū)相對城市里來說，氣溫較低，城市里由于人口、建筑物密集，相對郊區(qū)氣溫較高，形成一座熱島，那么根據(jù)我們之前所學(xué)到的知識，既然城市里相對較熱，那么氣流就會上升。而郊區(qū)則氣溫較低，氣流下沉，大家來畫一下城市與郊區(qū)的風(fēng)向示意圖吧?！蓖瑢W(xué)們很快畫出了城市風(fēng)的示意圖，然后我讓大家看了城市風(fēng)的動畫。

“下面，我們來總結(jié)一下今天所學(xué)的知識，在不同地區(qū)由于受熱不均，產(chǎn)生了大氣在垂直風(fēng)向上的運動，受熱空氣上升，而在同一水平面上存在著氣壓差，大氣總是由高氣壓吹向低氣壓，從而形成了熱力環(huán)流，我們還學(xué)習(xí)了海陸風(fēng)、山谷風(fēng)、城市風(fēng)的知識。”

三、教學(xué)問題討論

為了加深大家對今天所學(xué)知識的理解和掌握，我從2006年上海文科綜合卷中選擇了一道熱力環(huán)流的例題作為課堂教學(xué)討論題。

例.地面上不同地區(qū)的熱量差異會引起空氣流動，下列示意圖中符合熱力環(huán)流原理的是( )

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“這道題是關(guān)于熱力環(huán)流的，在解答此類題型時，我們要記住熱力環(huán)流是大氣運動的最簡單的形式，是由于近地面受熱或冷卻，引起氣流的上升或下沉，從而導(dǎo)致同一水平面上的氣壓差異，形成的空氣水平運動。解題的關(guān)鍵是判斷近地面的冷熱差異，溫度高的地方氣流上升，溫度低的地方氣流下沉，最終構(gòu)成環(huán)流?！?/p>

“了解了解題的規(guī)律后，我們先來看答案A，根據(jù)我們今天所學(xué)的內(nèi)容，答案A是關(guān)于白天的海陸風(fēng)的知識點，由于海洋與陸地?zé)崛萘康牟町?，在白天風(fēng)應(yīng)該是由海洋吹向陸地，顯然A是不對的。答案B是晚上山谷與山頂?shù)娘L(fēng)向情況，晚上山谷內(nèi)空氣密度大，大氣逆輻射強，氣溫高，氣流上升，山谷內(nèi)形成低氣壓，而山頂空氣稀薄，大氣逆輻射弱，氣溫低，因此氣流下沉，山頂形成高氣壓，而氣流總是從高氣壓向低氣壓運動，所以答案B的熱力環(huán)流運動是正確的。答案C是關(guān)于城市與郊區(qū)的風(fēng)向運動的知識點，市區(qū)由于人口多、建筑密集，因此地面熱量高，氣流上升，而郊區(qū)人口少，相對空曠，那么城市與郊區(qū)形成了熱力環(huán)流，風(fēng)應(yīng)由郊區(qū)吹向城市。答案D是關(guān)于不同冷熱處氣流上升、下降情況，地面受熱應(yīng)該氣流上升，而答案D受熱處氣流卻下降，顯然答案D也是不對的?！?/p>

四、教學(xué)中的反思

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計是在深入研讀高中地理新課標(biāo)的基礎(chǔ)上，對教學(xué)內(nèi)容進行深入分析和整合，在教學(xué)的過程中始終體現(xiàn)以學(xué)生為主體，開展探究活動的教學(xué)理念。在這節(jié)課的教學(xué)中，我充分遵循了“感知——表象——抽象”這一認(rèn)知規(guī)律:

1.通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)閱讀“大氣受熱”教材內(nèi)容并探究問題答案的方式，使學(xué)生逐步學(xué)會自學(xué)，同時也使學(xué)生對本課的理論知識點有一個初步了解認(rèn)識。

2.通過課堂演示實驗，結(jié)合生活中的實際現(xiàn)象進一步加深同學(xué)們對大氣運動形式的了解，激發(fā)同學(xué)們探究大氣運動的內(nèi)在規(guī)律意識。

3.通過運用學(xué)生已有的知識，并借助多媒體分析現(xiàn)實生活中的各種現(xiàn)象，幫助學(xué)生克服空間感知和思維障礙，發(fā)展其空間思維與空間想象能力，加強對各種知識概念的表象認(rèn)識。

4.通過在教學(xué)中讓學(xué)生不斷地思考，自主地解決問題和探究問題，使同學(xué)們邊學(xué)邊總結(jié)規(guī)律，加深了熱力環(huán)流抽象知識點的認(rèn)識，在突出教學(xué)重點的同時，有效地突破了教學(xué)難點。

5.通過在知識點教學(xué)后，及時地引入相關(guān)的問題討論，加深同學(xué)們對知識的消化和掌握，對知識從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識。

在課后，我還進一步了解了同學(xué)們對課程的感受，不少同學(xué)反映這種課堂實驗加多媒體演示的地理教學(xué)方式非常有趣，比單純地進行知識點的講授更有效果。演示實驗可以激發(fā)大家對知識探究的興趣，多媒體教學(xué)手段的運用可以使大家集中注意力，在課堂上積極思考，從而充分地與教師形成互動。本課的教學(xué)也有一定缺憾，部分同學(xué)反映希望在今后的教學(xué)中，把演示實驗改為學(xué)生自己完成的實驗，這樣才更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，這也是筆者今后在教學(xué)設(shè)計中改進的方向。

作者單位:南京市江寧高級中學(xué)